KR20220030285A - Manufacturing method of molten iron by electric furnace - Google Patents
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Abstract
전기로에서, 높은 에너지 이용 효율로 저비용으로 용철을 제조한다.
철계 스크랩(x)을 예열하기 위해 용해실(1)의 상부에 샤프트형의 예열실(2)이 연설된 전기로에서, 용해실(1)에서 발생한 배가스를, 철계 스크랩(x)이 충전된 예열실(2)을 통과시킴으로써 철계 스크랩(x)을 예열하고, 이 예열한 철계 스크랩(x)을 예열실(2) 내에서 순차 강하시켜 용해실(1) 내에 공급하고, 용해실(1)에서 용해하여 용철(m)을 얻는 방법으로서, 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩(x)의 겉보기 부피 밀도가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이며, 또한 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 0.5∼0.8이 되도록, 예열실(2) 내에 철계 스크랩(x)을 장입함과 아울러, 용해실(1) 내에서 철계 스크랩(x)을 용해하기 위한 보조 열원으로서 탄재를 사용하고, 용해실(1) 내에, 탄소·산소비 C/O가 0.70 이상이 되도록 산소와 탄재를 취입한다.In an electric furnace, molten iron is produced at low cost with high energy utilization efficiency.
In an electric furnace in which a shaft-type preheating chamber 2 is extended above the melting chamber 1 to preheat the iron-based scrap (x), the exhaust gas generated in the melting chamber (1) is preheated in which the iron-based scrap (x) is charged. The iron-based scrap (x) is preheated by passing it through the chamber (2), and the preheated iron-based scrap (x) is sequentially descended in the preheating chamber (2) to be supplied into the melting chamber (1), and in the melting chamber (1) As a method of obtaining molten iron (m) by melting, the apparent bulk density of iron-based scrap (x) filled in the preheating chamber (2) is 0.50 t/m3 or more and less than 1.00t/m3, and in the preheating chamber (2) The iron-based scrap (x) is charged in the preheating chamber (2) so that the iron-based scrap filling ratio H SC /H SF of A carbon material is used as an auxiliary|assistant heat source, and oxygen and a carbon material are blown into the melting chamber 1 so that carbon/oxygen ratio C/O may become 0.70 or more.
Description
본 발명은, 전기로에서 철계(鐵系) 스크랩을 용해하여 용철(溶鐵)을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing molten iron by melting iron-based scrap in an electric furnace.
전기로에서는, 철계 스크랩(냉철원(冷鐵源))을 아크 열로 용해하여 용철이 제조되지만, 아크 열을 생성하기 위해서 전력을 다량으로 소비한다. 종래, 전기로에서의 전력 소비를 억제하기 위해서, 용해 중에 발생하는 고온의 배(排)가스로 철계 스크랩을 예열하는 방법, 보조 열원으로서 코크스 등의 탄재(炭材)를 취입하는(불어넣는) 방법 등의 방법이 채용되고 있다.In an electric furnace, molten iron is produced by melting iron-based scrap (cold iron source) with arc heat, but a large amount of electric power is consumed to generate arc heat. Conventionally, in order to suppress power consumption in an electric furnace, a method of preheating iron-based scrap with high-temperature flue gas generated during melting, and a method of blowing (blowing) carbon materials such as coke as an auxiliary heat source and the like are employed.
용해 중에 발생하는 고온의 배가스로 철계 스크랩을 예열하면서 철계 스크랩을 용해하는 방법으로서, 다음과 같은 방법이 알려져 있다. 그 방법은, 용해실의 상부에 철계 스크랩의 예열실을 연설(連設)하여, 용해실에서 발생한 고온의 배가스를, 철계 스크랩이 충전된 예열실을 통과시킴으로써 철계 스크랩을 예열하고, 이 예열된 철계 스크랩이 용해실로 공급되도록 한 것이다.As a method of melting iron-based scrap while preheating the iron-based scrap with high-temperature exhaust gas generated during melting, the following method is known. In this method, the iron-based scrap preheating chamber is blown over the upper part of the melting chamber, and the high-temperature exhaust gas generated in the melting chamber is passed through the preheating chamber filled with the iron-based scrap to preheat the iron-based scrap, and the preheated This is to ensure that iron-based scrap is supplied to the melting chamber.
이러한 철계 스크랩의 용해 방법에 관하여, 특허문헌 1에는, 철계 스크랩의 종류나 배합량을 조정하여, 예열실에서의 철계 스크랩의 충전 상태를, 겉보기 부피 밀도값으로 0.7t/㎥ 이상이 되도록 하는 방법이 개시되어 있다. 이 철계 스크랩의 용해 방법에 따르면, 에너지의 이용 효율이 높고, 제조 비용의 저감에도 효과적이라고 하고 있다. 또한, 이 특허문헌 1의 방법에서는, 용해실 내에 탄재를 취입하여, 보조 열원으로서 이용하는 것도 행해지고 있다.Regarding this method of dissolving iron-based scrap,
최근, 전기로의 조업에는, 지구환경 문제 면에서도 에너지 효율의 향상과 전력 절약화가 강하게 요구되고 있으며, 이러한 요구에 대해, 특허문헌 1의 방법은, 에너지 효율의 향상 면에서 어느 정도 효과를 얻을 수 있다. 그러나 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1과 같이 예열실에서의 철계 스크랩의 충전 밀도(겉보기 부피 밀도)를 규제하는 것만으로는, 에너지의 이용 효율 면에서 불충분하여, 한층 더 효율화가 필요한 것이 판명되었다. 즉, 높은 에너지 이용 효율을 얻는 데는, 예열실에서의 철계 스크랩의 충전 밀도(겉보기 부피 밀도)뿐만 아니라, 예열실 내에서의 철계 스크랩 충전 높이, 용해실 안으로의 탄재(보조 열원)와 산소의 공급 조건 등도 중요한 요소인 것이 판명되었다. 그래서 이들을 포함한 조업 조건의 최적화가 필요하다.In recent years, in the operation of electric furnaces, improvement in energy efficiency and reduction in power consumption are strongly demanded also in terms of global environmental problems. . However, as a result of investigation by the inventors, it has been found that, as in
따라서 본 발명의 목적은, 이상과 같은 종래 기술의 과제를 해결하고, 노(爐) 배가스로 철계 스크랩을 예열하는 예열실을 구비한 전기로에 의한 용철의 제조 방법에 있어, 높은 에너지 이용 효율로 용철을 제조할 수 있고, 용철의 제조 비용도 저감화(低減化)할 수 있는 용철의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and in a method for manufacturing molten iron by an electric furnace having a preheating chamber for preheating iron-based scrap with furnace flue gas, molten iron with high energy use efficiency It is to provide a manufacturing method of molten iron which can manufacture molten iron and can also reduce the manufacturing cost of molten iron.
발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의검토를 거듭한 결과, 예열실에서의 철계 스크랩의 충전 밀도(겉보기 부피 밀도)에 더해, 예열실 내에서의 철계 스크랩 충전비(충전 높이)와, 용해실 안으로의 탄재(보조 열원)와 산소의 공급비 등을 최적화함으로써, 높은 에너지 이용 효율을 얻을 수 있는 것을 발견했다.As a result of repeated intensive studies to solve the above problems, the inventors found that, in addition to the packing density (apparent bulk density) of the iron-based scrap in the preheating chamber, the iron-based scrap filling ratio (filling height) in the preheating chamber, and the melting chamber It has been discovered that high energy utilization efficiency can be obtained by optimizing the supply ratio of the carbon material (auxiliary heat source) and oxygen into the furnace.
본 발명은, 이러한 지견(知見)에 근거하여 이루어진 것으로, 이하를 요지(要旨)로 하는 것이다.This invention has been made based on such knowledge, and makes the following into a summary.
[1] 철계(鐵系) 스크랩을 아크 가열에 의해 용해하는 용해실(1)과, 철계 스크랩을 예열하기 위해서 용해실(1)의 상부에 연설(連設)된 샤프트형의 예열실(2)을 구비한 전기로에서, 예열실(2) 내에 철계 스크랩을 순차(順次) 장입(裝入)함으로써, 예열실(2) 내에 철계 스크랩이 충전된 상태로 하고, 용해실(1)에서 발생한 배(排)가스를, 철계 스크랩이 충전된 예열실(2)을 통과시킴으로써 철계 스크랩을 예열하고, 이 예열한 철계 스크랩을 예열실(2) 내에서 순차 강하(降下)시켜서 용해실(1) 내에 공급하고, 용해실(1)에서 철계 스크랩을 용해하여 용철(溶鐵)을 얻는 방법으로서,[1] A melting chamber (1) for melting iron-based scrap by arc heating, and a shaft-type preheating chamber (2) extended above the melting chamber (1) to preheat iron-based scrap In an electric furnace equipped with The iron-based scrap is preheated by passing gas through the
예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이고, 또한 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비(充塡比) HSC/HSF(단, HSC : 예열실 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이[m], HSF : 예열실 내 높이[m])가 0.5∼0.8이 되도록, 예열실(2) 내에 철계 스크랩을 장입하고,The apparent bulk density P of the iron-based scrap filled in the
용해실(1) 내에서 철계 스크랩을 용해하기 위한 보조 열원으로서 탄재를 사용하고, 용해실(1) 내에, 탄소·산소비 C/O(단, C : 탄재 중의 탄소량[㎏], O : 산소 취입량[N㎥])가 0.70 이상이 되도록 산소와 탄재(炭材)를 취입하는(불어넣는) 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.Carbon material is used as an auxiliary heat source for dissolving iron-based scrap in the
[2] 상기 [1]의 제조 방법에서, 예열실(2) 내의 산소 농도를 15vol% 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.[2] The method for producing molten iron by an electric furnace according to the production method of [1] above, wherein the oxygen concentration in the preheating chamber (2) is less than 15 vol%.
[3] 상기 [1] 또는 [2]의 제조 방법에서, 용해실(1) 안으로의 탄재 취입량을 0.3∼1.4(㎏/min)/출탕(出湯) 톤, 산소 취입량을 20∼40(N㎥/hr)/출탕 톤으로 하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.[3] In the manufacturing method of [1] or [2] above, the amount of carbon material blown into the
[4] 상기 [1]∼[3]의 어느 하나의 제조 방법에서, 용해실(1)에는 조연(助燃) 버너가 1개 이상 설치되고, 그 조연 버너에 의해 용해실 내의 철계 스크랩 및 용철을 가열하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.[4] In the manufacturing method of any one of [1] to [3] above, at least one supporting smoke burner is installed in the
[5] 상기 [1]∼[4]의 어느 하나의 제조 방법에서, 전기로는, 용해실(1)의 아크 가열부로부터 떨어진 위치의 상부에 예열실(2)이 연설됨과 아울러, 예열실(2)의 상부에 스크랩 장입구(裝入口)(20)가 설치되고,[5] In the manufacturing method according to any one of [1] to [4] above, in the electric furnace, the
그 스크랩 장입구(20)로부터 예열실(2) 내에 장입된 철계 스크랩은, 예열실(2) 및 그 하방(下方, 아래쪽)의 용해실(1)의 공간부분(1a)에 충전되고, 이 공간부분(1a)의 철계 스크랩이 순차(順次) 아크 가열부측으로 압출(押出)되는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.The iron-based scrap charged into the
[6] 상기 [5]의 제조 방법에서, 공간부분(1a)의 철계 스크랩이, 압출기(3)에 의해 순차 아크 가열부측으로 압출되는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.[6] The method for manufacturing molten iron by an electric furnace according to the manufacturing method of [5] above, wherein the iron-based scrap of the space portion 1a is sequentially extruded toward the arc heating unit by the extruder (3).
본 발명에 따르면, 노(爐) 배가스로 철계 스크랩을 예열하는 예열실을 구비한 전기로에 의한 용철의 제조 방법에서, 높은 에너지 이용 효율로 용철을 제조할 수 있고, 용철의 제조 비용도 저감화할 수 있다.According to the present invention, in the method for manufacturing molten iron by an electric furnace having a preheating chamber for preheating iron-based scrap with furnace flue gas, molten iron can be manufactured with high energy use efficiency and the manufacturing cost of molten iron can be reduced there is.
[도 1] 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 전기로를 종단면(縱斷面)한 상태에서 모식적(模式的)으로 나타내는 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows typically the electric furnace which concerns on one Embodiment of this invention in the state which carried out the longitudinal section.
본 발명이 기본으로 하는 용철의 제조 방법은, 철계 스크랩을 아크 가열에 의해 용해하는 용해실(1)과, 철계 스크랩을 예열하기 위해서 용해실(1)의 상부에 연설된 샤프트형의 예열실(2)을 구비한 전기로에서, 예열실(2) 내에 철계 스크랩을 순차 장입함으로써, 예열실(2) 내에 철계 스크랩이 충전된 상태로 하고, 용해실(1)에서 발생한 배가스를, 철계 스크랩이 충전된 예열실(2)을 통과시킴으로써 철계 스크랩을 예열하고, 이 예열한 철계 스크랩을 예열실(2) 내에서 순차 강하시켜 용해실(1) 내에 공급하고, 용해실(1)에서 철계 스크랩을 용해하여 용철을 얻는 것이다. 또한, 이 제조 방법에서는, 용해실(1) 내에 탄재(보조 열원)와 산소를 취입한다. 본 발명에서는, 이러한 용철 제조 프로세스에서, 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)와 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF(단, HSC : 예열실 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이[m], HSF : 예열실 내 높이[m]), 및 용해실(1) 내에 취입하는 탄재와 산소에 관한 탄소·산소비 C/O(단, C : 탄재 중의 탄소량[㎏], O : 산소 취입량[N㎥])를 최적화하는 것이다.The method for manufacturing molten iron based on the present invention includes a
본 발명에서는, 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이고, 또한 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF(단, HSC : 예열실 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이, HSF : 예열실 내 높이)가 0.5∼0.8이 되도록, 예열실(2) 내에 철계 스크랩을 장입한다.In the present invention, the apparent bulk density (P) of the iron-based scrap filled in the preheating chamber (2) is 0.50t/m3 or more and less than 1.00t/m3, and the iron-based scrap filling ratio in the preheating chamber (2) is H SC The iron-based scrap is charged into the
철계 스크랩에는 다양한 형상, 크기의 것(예를 들면, 일본 철원(鐵源)협회의 「철 스크랩 검수(檢收) 통일 규격」에 규정되어 있는 것)이 있으며, 이들을 적절히 조합하여 배합(配合)하고, 예열실(2) 내에 장입함으로써, 예열실(2) 내의 철계 스크랩 충전층의 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이 되도록 한다.There are various shapes and sizes of iron scraps (for example, those stipulated in the "Standards for Inspection of Iron Scraps" of the Japan Iron Works Association), and they are appropriately combined and mixed. and charging in the
철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)란, (P)=Σ(질량 i)/Σ(용적 i)=Σ(질량 i)/Σ(질량 i/부피 밀도 i)의 것이다. 여기서, 질량의 단위는 [t], 용적(容積)의 단위는 [㎥], 부피 밀도의 단위는 [t/㎥], i는 장입하는 스크랩 종(種)을 나타낸다. 예를 들면, 장입하는 스크랩 종이 일본 철원협회의 「철 스크랩 검수 통일 규격」에 규정되는 헤비, 프레스, 슈레더, 신단(新斷), 강(鋼) 가공 칩(粉), 고선(故銑) 중의 2종 이상일 경우, 그것들의 부피 밀도를 미리 구해 놓고, 이 부피 밀도와 장입한 철계 스크랩 중의 각 스크랩 종의 배합 비율[mass%]로부터, 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)를 구할 수 있다. 즉, 겉보기 부피 밀도(P)=(헤비 부피 밀도)×(헤비 배합 비율)+(프레스 부피 밀도)×(프레스 배합 비율)+(슈레더 부피 밀도)×(슈레더 배합 비율)+(신단 부피 밀도)×(신단 배합 비율)+(강 가공 가루 부피 밀도)×(강 가공 가루 배합 비율)+(고선 부피 밀도)×(고선 배합 비율)에 따라 산출할 수 있다. 각 스크랩 종의 부피 밀도는, 예를 들면, 일정 용량의 대형 용기에 대상 스크랩을 넣어 질량을 측정하고, 그 용적과 질량으로부터 구하면 된다.The apparent bulk density (P) of iron-based scrap is (P) = Σ (mass i) / Σ (volume i) = Σ (mass i) / Σ (mass i / bulk density i). Here, the unit of mass is [t], the unit of volume is [m3], the unit of bulk density is [t/m3], and i indicates the type of scrap to be charged. For example, among the heavy, press, shredder, new cutting, steel processing chips, and old wire stipulated in the "Standards for Inspection of Iron Scraps" of the Japan Iron Works Association to be charged. In the case of two or more types, their bulk density is obtained in advance, and the apparent bulk density (P) of the iron-based scrap can be obtained from the bulk density and the mixing ratio [mass%] of each type of scrap in the charged iron-based scrap. That is, apparent bulk density (P) = (heavy bulk density) x (heavy blending ratio) + (pressing bulk density) x (pressing blending ratio) + (shredder bulk density) x (shredder blending ratio) + (new end bulk density) It is computable according to x (strength processing powder mixing ratio) + (strength processing powder bulk density) x (steel processing powder mixing ratio) + (high wire bulk density) x (high wire mixing ratio). The bulk density of each type of scrap is, for example, put into a large container of a fixed capacity, the target scrap is measured, the mass is measured, and what is necessary is just to calculate|require it from the volume and mass.
또한, 본 발명에서 용해하는 철계 스크랩에는, 상술(上述)한 일본 철원협회의 「철 스크랩 검수 통일 규격」에 규정되는 스크랩 이외에, 예를 들면, 직접환원철, 냉철(冷鐵) 등의 철을 주성분으로 하는 것이 포함되어 있어도 된다. 동일하게, 연속 주조나 조괴법(造塊法)으로 주조되는 주편(鑄片)의 비정상부(非定常部), 강 띠(鋼帶) 등의 강재의 압연에서 생기는 크롭, 용선(鎔銑)을 굳힌 선철(銑鐵) 등과 같은 제철소에서 발생하는 자소 부스러기(自所屑)가 포함되어 있어도 된다. 이들 「철 스크랩 검수 통일 규격」에 규정되는 이외의 스크랩에 관해서는, 필요에 따라, 다른 스크랩 종으로서 구분하고, 그 부피 밀도를 구한다. 또한, 산화철분(酸化鐵分)을 많이 포함하는 것은, 산화철을 환원하는 부분의 에너지가 여분으로 들지만, 조업 비용 등을 고려하여 적절히 사용하면 된다.In addition, the iron-based scrap melted in the present invention includes, for example, iron such as direct reduced iron and cold iron as a main component, in addition to the scrap prescribed in the "Iron Scrap Inspection Uniform Standard" of the Japan Iron Works Association mentioned above. may be included. Similarly, the abnormal part of the cast steel cast by continuous casting or the ingot method, and the crop and molten iron produced by the rolling of steel materials such as steel strips Calcium debris generated at a steel mill, such as pig iron that has been hardened, may be contained. Scraps other than those stipulated in these "Standards for Inspection of Iron Scraps" are classified as other scrap types, if necessary, and their bulk density is calculated. Moreover, although the energy of the part which reduces iron oxide costs extra what contains a lot of iron oxide powder, what is necessary is just to consider operation cost etc., and just to use it suitably.
또한, 스크랩 종의 구분은, 반드시 「철 스크랩 검수 통일 규격」에 근거하지 않아도 되고, 부피 밀도에 따라 임의의 기준으로 구분해도 된다. 요컨대, 정해진 스크랩 종의 구분에 있어, 스크랩 종마다 부피 밀도를 구하고, 이 부피 밀도와 각 스크랩 종의 배합 비율에 근거하여, 예열실(2)에 충전되는 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)를 구하면 된다.In addition, classification of the scrap type does not necessarily have to be based on the "iron scrap inspection unified standard", and may be classified according to an arbitrary standard according to the bulk density. In other words, in the classification of the specified scrap species, the bulk density is obtained for each scrap type, and the apparent bulk density (P) of the iron-based scrap filled in the
여기서, 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 미만에서도, 또한 1.00t/㎥ 이상에서도, 배가스와 철계 스크랩 사이의 전열(傳熱) 효율이 나빠져, 예열실(2)로부터 철계 스크랩과 충분히 열교환하지 않는 고온의 배가스가 배출되어 버리고, 예열 효율이 저하한다. 즉, 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 미만에서는, 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩에 대한 배가스로부터의 전열 효율이 낮아, 배가스가 고온인 채로 누출되어 예열실(2)을 통과해 버리기 때문에, 예열 효율이 저하한다. 한편, 겉보기 부피 밀도(P)가 1.00t/㎥ 이상이 되면, 압력 손실에 의해 예열 효율이 저하한다. 이와 같이 겉보기 부피 밀도(P)가 너무 작아도, 너무 커도 예열 효율이 저하해 버린다. 이 경우, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩의 강하 속도를 늦춰서 예열 온도를 확보할 필요가 있지만, 이렇게 하면 예열실(2) 내에서 철계 스크랩이 과잉으로 산화되어 버린다. 그리고 이 산화된 철계 스크랩을 환원하기 위한 에너지 손실이 발생해 버린다. 또한, 예열실(2) 내의 철계 스크랩이 과잉으로 산화되면 산화 발열에 의해 일부 철계 스크랩이 용융하여, 주위의 철계 스크랩에 융착(融着)함으로써 예열실(2) 내의 철계 스크랩의 강하가 정지해 버리는 트러블(걸림, 棚吊)을 발생시킬 우려가 있다. 이러한 걸림이 일어나면, 걸림이 해소될 때까지 철계 스크랩이 강하해 가지 않기 때문에, 예열실(2) 내의 철계 스크랩이 계속해서 예열되어 철산화가 더 조장되며, 한층 더 걸림이 일어나게 되어 버린다. 또한, 걸림되어 있는 동안도 전력이 계속해서 투입되기 때문에, 쓸데없는 에너지가 소비되게 된다. 또한, 이상과 같은 관점에서, 특히 바람직한 겉보기 부피 밀도(P)는 0.60∼0.80t/㎥ 범위이다.Here, even when the apparent bulk density (P) is less than 0.50 t/
또한, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 항상 0.5∼0.8 범위에, 바람직하게는 0.6∼0.8 범위로 유지되도록, 철계 스크랩을 예열실(2) 내에 장입한다. 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 0.5 미만에서는, 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩에 대한 배가스로부터의 전열 효율이 낮고, 배가스가 고온인 채로 누출되어 예열실(2)을 통과해 버리기 때문에, 예열 효율이 저하한다. 따라서, 이 경우도 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩의 강하 속도를 늦춰서 예열 온도를 확보할 필요가 있다. 그 결과, 상술한 바와 같이 예열실(2) 내에서 철계 스크랩의 과잉 산화가 발생하고, 이 산화된 철계 스크랩을 환원하기 위한 에너지 손실이 발생해 버린다. 또한, 예열실(2) 내의 철계 스크랩이 과잉으로 산화되면, 상술한 바와 같은 걸림이 발생할 우려가 있다. 한편, 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 0.8을 초과하면, 철계 스크랩 장입 후에 예열실 게이트(후술하는 실시형태의 스크랩 장입구(20))가 적절하게 닫히지 않는 등의 트러블이 발생할 우려가 있다. 예열실 게이트가 적절히 닫히지 않으면, 본래 덕트를 통해서 예열실(2)로부터 배기되는 배가스나 더스트가 예열실 게이트로부터 방산(放散)되어 버린다.In addition, iron-based scrap is charged into the preheating
조업 중, 예열실(2)에서 예열된 철계 스크랩이 순차 강하하여 용해실(1)에 공급된다. 이에 따라, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이가 감소하므로, 소정의 타이밍에 새로운 철계 스크랩이 예열실(2)에 장입된다. 그리고 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가, 항상 0.5∼0.8 범위로 유지되도록 새로운 철계 스크랩을 장입한다. 이를 위해, 후술(後述)하는 바와 같이 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전층의 상면 레벨을 감시하는 감시 카메라 등을 활용하는 것이 바람직하다.During operation, the iron-based scrap preheated in the preheating
또한, 본 발명에서는, 용해실(1) 내에서 철계 스크랩을 용해하기 위한 보조 열원으로서 탄재를 사용하고, 용해실(1) 내에, 탄소·산소비 C/O(단, C : 탄재 중의 탄소량[㎏], O : 산소 취입량[N㎥])가 0.70 이상이 되도록 산소(순산소)와 탄재를 취입한다. 또한, 순산소가 아니라, 산소 함유 가스(예를 들면, 순산소와 공기의 혼합 가스)를 사용할 경우에는, 산소 취입량 O는 산소 함유 가스 중의 산소 부분의 취입량이다.Further, in the present invention, carbon material is used as an auxiliary heat source for melting iron-based scrap in the
통상(通常), 탄재와 산소의 취입은, 각각 취입 랜스를 이용하여 행하지만, 후술하는 바와 같이 용해실(1) 위로부터 인젝션하는 방법이나 바닥 분사(底吹) 노즐로부터 바닥 분사 인젝션하는 방법 등으로 취입을 행해도 된다.Usually, the carbon material and oxygen are blown using a blowing lance, respectively, but as will be described later, a method of injecting from above the
여기서, 탄소·산소비 C/O가 너무 작으면, 미반응 산소에 의해 배가스 중의 산소 농도가 높아진다. 이 때문에 배가스가 흐르는 예열실(2) 내의 산소 농도가 증가하여, 예열실(2) 안이 산화 분위기가 됨으로써 철계 스크랩이 과잉으로 산화되어 버려, 이 산화된 철계 스크랩을 환원하기 위한 에너지 손실이 발생해 버린다. 또한, 상술한 바와 같이, 예열실(2) 내의 철계 스크랩이 과잉으로 산화되면 산화 발열에 의해 일부 철계 스크랩이 용융하여, 주위의 철계 스크랩에 융착함으로써, 예열실(2) 내의 철계 스크랩의 강하가 정지해 버리는 트러블(걸림)이 발생할 우려가 있다. 탄소·산소비 C/O가 0.70 미만에서는, 이상과 같은 문제가 생기기 쉬워진다. 또한, 상술한 관점에서 탄소·산소비 C/O는 0.75∼0.80 범위가 특히 바람직하다. 또한, 탄소·산소비 C/O의 상한(上限)은 특별히 한정하지 않지만, 2.0 미만으로 조업하는 것이 바람직하다.Here, when the carbon/oxygen ratio C/O is too small, the oxygen concentration in the exhaust gas increases due to unreacted oxygen. For this reason, the oxygen concentration in the preheating
상술한 바와 같이 예열실(2) 내의 산소 농도가 높으면, 철계 스크랩이 과잉으로 산화되어 버려, 이 산화된 철계 스크랩을 환원하기 위한 에너지 손실이 발생해 버린다. 이 때문에 예열실(2) 내의 산소 농도는 15vol% 미만인 것이 바람직하다.As described above, when the oxygen concentration in the preheating
또한, 상기와 같이 용해실(1) 내에 탄재와 산소를 취입함에 있어, 탄재 취입량이 너무 적으면 보조 열원으로서의 기능을 충분히 발휘할 수 없고, 한편, 너무 많으면 취입된 탄재에 의해 노 내(爐內)가 냉각되며, 또한, 환원 반응이 과다해져 조업의 능률이 저하해 버린다. 또한, 산소 취입량이 너무 적으면, 산화 반응 열에 의한 스크랩 용해 효율이 저하하여, 조업의 능률이 저하해 버린다. 한편, 산소 취입량이 너무 많으면 용융 슬래그 및 용철의 스플래시(튀어오름)가 과잉으로 발생해 버려, 노체(爐體)의 손상, 냉각 설비의 손상 등의 설비 트러블을 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 탄재 취입량은 0.3∼1.4(㎏/min)/출탕 톤 정도, 산소 취입량은 20∼40(N㎥/hr)/출탕 톤 정도로 하는 것이 바람직하다.In addition, in blowing the carbon material and oxygen into the
도 1은, 본 발명의 일 실시형태를 전기로를 종단면한 상태에서 모식적으로 나타내는 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows typically one Embodiment of this invention in the state which cross-sectioned the electric furnace longitudinally.
전기로는, 철계 스크랩을 아크 가열에 의해서 용해하는 용해실(1)과, 이 용해실(1)에 공급하는 철계 스크랩을 예열하기 위한 예열실(2)을 구비하고 있다.The electric furnace includes a
용해실(1)의 상부는, 개폐 가능한 수냉(水冷) 구조의 노(爐) 덮개(4)로 덮여 있다. 용해실(1)의 거의 중앙부에는, 노 덮개(4)를 관통하여 상방(上方, 위쪽)으로부터 복수 개의 전극(5)이 삽입되며, 이들 전극(5) 사이에서 아크를 날림으로써 철계 스크랩을 용해하는 아크 가열부(A)가 구성된다. 통상, 전극(5)은 흑연 등으로 구성되며, 상하 이동 가능하다.The upper part of the
용해실(1)의 아크 가열부(A)로부터 떨어진 위치의 상부에는 샤프트형의 예열실(2)이 연설(連設)되며, 이 예열실(2)은 용해실(1)에 대하여 상하 관계로 연통되어 있다. 이 예열실(2)의 상부에는 개폐 가능한 스크랩 장입구(20)가 설치되어 있다. 또한, 예열실(2)의 상측부에는 배기구(21)가 마련되며, 이 배기구(21)에 배기 덕트(6)가 접속되어 있다. 이 배기 덕트(6)는 흡인(吸引) 블로워(도시하지 않음)에 접속되며, 이 흡인 블로워에 의한 흡인에 의해, 용해실(1)에서 발생한 고온의 배가스는 예열실(2)로 흐르고, 이 예열실(2)을 통과한 후, 배기 덕트(6)로부터 배기된다. 또한, 배기 덕트(6)의 도중(途中)에는 집진기(도시하지 않음)가 설치되어 있다.A shaft-
예열실(2)의 상방에는, 주행 대차(16)에 매달린 바닥 개방형(底開型)의 공급용 버킷(13)이 이동할 수 있으며, 이 공급용 버킷(13)으로부터, 스크랩 장입구(20)를 통해서 예열실(2) 내에 철계 스크랩(x)이 장입된다.Above the preheating
용해실(1)에는, 예열실(2)의 하방(下方, 아래쪽)의 공간부분(1a)에 면하여, 이 공간부분(1a)에 충전된 철계 스크랩(x)을 전극(5)에 의한 아크 가열부(A)측으로 압출하기 위한 압출기(3)(푸셔)가 설치되어 있다. 이 압출기(3)는, 용해실(1)의 측벽을 관통하여 아크 가열부(A)(본 실시형태에서는 노 중심방향) 방향으로 진퇴 가능하게 설치되고, 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 구동하며, 그 선단에서 공간부분(1a) 내의 철계 스크랩(x)을 아크 가열부(A)측으로 압출한다.In the
또한, 예를 들면, 압출기(3)를 설치하지 않고, 예열실(2) 및 공간부분(1a)에 충전된 철계 스크랩(x)의 자중(自重, 자기 무게)에 의해 공간부분(1a) 내의 철계 스크랩(x)이 자연스럽게 아크 가열부(A)측으로 압출되도록 해도 된다.In addition, for example, without installing the
용해실(1)에는, 노 덮개(4)를 관통하여 상방으로부터 산소 취입 랜스(7)와 탄재 취입 랜스(8)가 삽입되어 있다.In the
탄재 취입 랜스(8)로부터는, 공기나 질소 등을 반송용(搬送用) 가스로 하여, 코크스, 차(char), 석탄, 목탄, 흑연 등의 1종 이상으로 이루어지는 탄재가 용융 슬래그(s)에 취입된다. 또한, 산소 취입 랜스(7)로부터는 산소가 공급(분사)되고, 이 산소에 의해 용융 슬래그가 떠밀려, 용철(m)에 산소가 취입된다.From the carbon
또한, 앞서 기술한 바와 같이, 산소 취입 랜스(7)부터는, 순산소가 아니라, 산소 함유 가스(예를 들면, 순산소와 공기의 혼합 가스)를 취입해도 된다.In addition, as described above, from the oxygen blowing lance 7, you may blow in oxygen-containing gas (for example, mixed gas of pure oxygen and air) instead of pure oxygen.
용해실(1)에서, 예열실(2)을 설치한 측과 반대측의 노 바닥(爐底)에는 출탕구(出湯口)(11)가, 또한, 그 상방의 측벽에는 출재구(出滓口)(12)가, 각각 설치되어 있다. 이들 출탕구(11)와 출재구(12)는, 내부에 충전되는 채움 모래나 머드제와, 이것을 외측에서 막는 출탕용 문(14), 출재용 문(15)에 의해 폐색(閉塞)되어 있다.In the
출탕구(11)의 거의 바로 위의 위치에는, 상방으로부터 노 덮개(4)를 관통하여 용해실(1)에 삽입되는 조연(助燃) 버너(9)가 설치되어 있다. 이 조연 버너(9)는, 중유, 등유, 미분탄(微粉炭), 프로판가스, 천연가스 등의 화석연료를 지연(支燃)가스(산소, 공기 또는 산소 부화(富化) 공기)에 의해 용해실(1) 내에서 연소시키는 것이다. 예를 들면, 용철(m)을 출탕할 때에, 미용해된 철계 스크랩이 남아 있는 경우가 있고, 그와 같은 경우에, 이 조연 버너(9)에 의해 철계 스크랩의 용해를 도울 수 있다.At a position almost immediately above the
전기로(1)의 내벽은 내화물(耐火物)로 구성되며, 또한, 용해실(1)의 노(爐) 벽(10)은 수냉 구조로 되어 있다.The inner wall of the
조연 버너(9)는 용해실(1)에 1개 이상 설치되며, 용해실(1) 내의 철계 스크랩(x) 및 용철(m)을 가열하기 위해 사용된다. 예열실(2)이 부대(付帶)되어 있지 않은 일반적인 전기로에서는 조연 버너(9)를 설치하는 것이 일반적이다. 조연 버너(9)의 연소열의 착열(着熱) 효율은 20∼50% 정도이며, 조연 버너(9)의 연소열 중, 미착열분(未着熱分)의 대부분은 배가스 현열(顯熱)로서 방산(放散)되어 버린다. 한편으로 본 발명과 같은 예열실(2)을 구비한 전기로에서는 고온의 배가스 현열을 철계 스크랩(x)에 착열시키면서 용해할 수 있는 이점이 있다. 그 때문에, 조연 버너(9)의 연소열 중, 미착열분도 철계 스크랩(x)의 예열에 기여할 수 있다. 이것은, 예열실(2) 내에 충전되는 철계 스크랩(x)의 겉보기 부피 밀도(P)가 적정하게 유지됨으로써 이루어질 수 있다. 이때, 조연 버너(9)의 착열 효율은 토탈로 50∼80%까지 향상될 수 있다.At least one supporting
조연 버너(9)가 없어도 조업은 가능하다. 그러나 조연 버너(9)를 사용하지 않을 경우, 전극(5) 주변의 철계 스크랩은 빨리 용해하지만, 전극(5)으로부터 떨어진 장소, 즉 콜드 스폿(cold spot)에서 철계 스크랩이 녹고 남는 경우가 있다. 그 때문에, 노 내의 스크랩 용해 속도에 불균일이 발생함으로써 조업 시간이 연장되고, 전력원 단위가 악화하는 경우가 있다. 즉, 조연 버너(9)는 콜드 스폿의 위치에 설치하여, 조연 버너(9)를 이용해서 콜드 스폿을 해소시킬 수 있다. 따라서, 조연 버너(9)를 설치하고, 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명처럼 탄소·산소비 C/O가 제어되고, 예열실(2) 내의 산소 농도가 15% 미만이면, 예열실(2) 내의 배가스 온도는 높은 쪽이 철계 스크랩을 충분히 예열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 조연 버너(9)의 연소열 중, 미착열분도 철계 스크랩(x)의 예열에 기여할 수 있다. 그런데 조연 버너(9)를 이용하지 않을 경우, 조업 상황에 따라서는, 예열실(2) 내의 철계 스크랩(x)이 충분히 예열되지 않고 용해실(1)로 장입되게 되므로, 이것도 또한 노 내의 스크랩 용해 속도에 불균일이 발생해 버릴 우려가 있다.Operation is possible even without the supporting
본 실시형태의 전기로의 조업(용철의 제조)에서는, 용해실(1)에서 복수의 전극(5)에 의해 아크 가열부(A)가 구성되며, 이것을 주된 열원으로 하여 냉철원(冷鐵源)(x)이 용해한다. 또한, 탄재 취입 랜스(8)로부터 탄재가 용융 슬래그(s)에 취입되어, 보조 열원으로서 사용된다. 한편, 산소 취입 랜스(7)로부터 산소가 용철(m)에 취입되며, 그 산소에 의해 용철이 소정의 탄소량까지 탈탄(脫炭)된다. 이때, 탄소·산소비 C/O가 0.70 이상이 되도록, 각 랜스(7, 8)로부터 산소와 탄재가 취입된다. 또한, 미용해된 철계 스크랩(x)을 용해시키기 위해서, 적절히 필요에 따라 조연 버너(9)가 사용된다. 이상과 같은 용해실(1)에서의 철계 스크랩(x)의 용해 처리에 의해, CO, CO2, 미반응 O2나 개구부 등으로부터 유입하는 외기(外氣) 등을 포함하는 고온의 배가스가 발생한다.In the operation (manufacture of molten iron) of the electric furnace of this embodiment, the arc heating part A is comprised by the some
용철의 원료인 철계 스크랩(x)의 전기로에의 장입은, 공급용 버킷(13)을 이용하여 행해진다. 철계 스크랩(x)은 스크랩 두는 곳에 종류별로 임시로 놓여 있으며, 그 중에서, 제조해야 할 용철의 강종(鋼種)에 따라 소정의 종류와 질량 비율의 철계 스크랩(x)이 배합된다. 본 발명에서는 또한, 예열실(2) 내에 충전되는 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이 되도록 철계 스크랩(x)이 배합되어, 공급용 버킷(13)에 들어가게 된다.The charging of the iron-based scrap x, which is a raw material of molten iron, into the electric furnace is performed using the
철계 스크랩(x)을 넣은 공급용 버킷(13)을 주행 대차(16)로 예열실(2)의 바로 위로 이동시키고, 이 공급용 버킷(13)으로부터, 개방된 스크랩 장입구(20)를 통해서 철계 스크랩(x)을 예열실(2) 내에 장입한다. 스크랩 장입구(20)로부터 장입된 철계 스크랩(x)은, 도 1에 나타나는 바와 같이, 예열실(2) 및 그 하방의 용해실(1)의 공간부분(1a)에 충전된 상태가 된다.The
예열실(2) 내에서의 철계 스크랩(x)의 충전 상태는, 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 0.5∼0.8이 되도록 관리된다. 즉, 조업 중, 예열실(2)에서 예열된 철계 스크랩(x)이 순차 강하하여 용해실(1)에 공급되고, 이에 따라, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이가 감소한다. 따라서, 소정의 타이밍에 새로운 철계 스크랩(x)을 예열실(2)에 장입하여, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF가 항상 0.5∼0.8 범위로 유지되도록, 새로운 철계 스크랩(x)의 장입을 행한다. 이 때문에, 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩의 충전층의 상면 레벨을 감시하는 감시 카메라나 상면 레벨을 검지할 수 있는 센서를 설치하여, 그 정보에 근거해서, 소정량의 새로운 철계 스크랩(x)을 소정의 타이밍에 장입하는 것이 바람직하다.The charging state of the iron-based scrap x in the preheating
또한, 전기로(예열실(2))에 장입되는 철계 스크랩(x)에는, 유기(有機) 물질(예를 들면 플라스틱, 고무, 바이오매스 등)이 혼입(混入)해 있어도 된다.In addition, an organic substance (for example, plastic, rubber, biomass, etc.) may mix in the iron-type scrap x charged into the electric furnace (preheating chamber 2).
용해실(1)에서 철계 스크랩(x)을 용해할 때에 발생한 고온의 배가스는, 상술한 바와 같은 배가스의 흡인에 의해 예열실(2) 내에 유입하고, 예열실(2) 내를 상승한 후, 배기구(21)로부터 배기된다. 그 과정에서, 예열실(2)에 충전된 철계 스크랩(x)이 예열된다. 본 실시형태의 경우, 예열실(2)에 유입하는 배가스의 온도는 1000∼1500℃ 정도이다.The high-temperature exhaust gas generated when the iron-based scrap x is melted in the
용해실(1) 내의 아크 가열부(A)에서의 철계 스크랩(x)의 용해 진행에 따라, 용해실(1)의 공간부분(1a)에 충전되어 있는 철계 스크랩(x)을, 압출기(3)에 의해 순차 아크 가열부(A)측으로 압출한다. 이에 따라 예열실(2) 내에 충전되어 있는 철계 스크랩(x)이 순차 강하하므로, 그에 따라, 상술한 바와 같이 공급용 버킷(13)에 의해 예열실(2) 내에 새로운 철계 스크랩(x)을 장입하고, 이것을 반복해서 행한다. 철계 스크랩(x)의 용해가 진행하여 용해실(1) 내에 소정량(1충전분)의 용철이 모이면, 철계 스크랩(x)이 예열실(2)과 용해실(1)의 공간부분(1a)에 충전된 상태를 유지한 채, 출탕구(11)로부터 용철(m)을 출탕하고, 출재구(12)로부터 용융 슬래그(s)를 출재한다.As the melting progress of the iron-based scrap x in the arc heating section A in the
또한, 전기로의 조업 개시시에는, 용해실(1) 내에 철계 스크랩을 균일하게 장입하기 위해, 노 덮개(4)를 개방한 상태에서, 예열실(2)과는 반대측의 용해실(2)의 공간 내에 철계 스크랩이나 탄재를 장입하여도 되고, 이 철계 스크랩의 장입시에, 용선(溶銑)을 용해실(1)에 장입하여도 된다. 이 용선은 공급용 래들(取鍋)(도시하지 않음)이나 용해실(1)로 통하는 용선통(도시하지 않음)에 의해 용해실(1)에 장입할 수 있다.In addition, at the start of operation of the electric furnace, in order to uniformly charge the iron-based scrap into the
탄재나 산소의 첨가 방법으로서는, 본 실시형태와 같은 랜스 취입법 이외에, 용해실(1)의 위로부터 욕(浴) 안으로 인젝션하는 방법, 노 바닥(爐底)에 전용(專用) 노즐을 설치하여 바닥 분사 인젝션하는 방법 등을 채용해도 된다. 또한, 탄재 및 산소의 취입 랜스는, 용융 슬래그나 용철에 침지시켜도 되지만, 본 실시형태와 같이 용융 슬래그나 용철에 침지시키지 않고, 용융 슬래그나 용철의 탕면(湯面) 레벨 변동에 따라 추종(追從)하는 방식으로 해도 된다. 또한, 노(爐) 벽에 산소 취입 랜스를 설치하여, 노 벽으로부터 산소를 취입하는 방식이어도 된다.As a method of adding carbonaceous material or oxygen, in addition to the lance blowing method as in the present embodiment, a method of injecting into the bath from above the
전기로의 타입으로서는 직류식과 교류식이 있으며, 본 실시형태의 전기로는 교류식이기 때문에, 상술한 바와 같은 전극(5)을 가지고 있다. 이에 대하여 전기로가 직류식일 경우에는, 노 바닥과 상부의 각각에 전극이 존재하고, 그 전극 사이에서 아크를 날려 냉철원을 용해시킨다. 본 발명은, 이러한 직류식 전기로에 의한 용철의 제조에도 적용할 수 있다.As a type of electric furnace, there are a direct current type and an alternating current type, and since the electric furnace of this embodiment is an alternating current type, it has the
또한, 본 발명은, 용해실(1)에서 발생한 배가스를 예열실(2)로 안내하여 철계 스크랩(x)을 예열하는 방법이라면, 사용하는 전기로의 타입에 제한은 없으며, 예를 들면, 용해실이 압출기를 가지지 않는 전기로를 이용한 용철의 제조 방법 등, 다양한 타입의 전기로를 이용한 용철의 제조 방법에 적용할 수 있다.In addition, if the present invention is a method of preheating the iron-based scrap (x) by guiding the exhaust gas generated in the melting chamber (1) to the preheating chamber (2), there is no limitation on the type of electric furnace to be used, for example, the melting chamber It is applicable to the manufacturing method of molten iron using various types of electric furnaces, such as a manufacturing method of molten iron using an electric furnace which does not have this extruder.
실시예Example
도 1에 나타내는 바와 같은 용해실(1)과 예열실(2)을 구비한 전기로 설비에서, 철계 스크랩(x)을 용해하여 용철을 제조했다. 이 전기로 설비의 설비 제원을 이하에 나타낸다.In the electric furnace facility provided with the
용해실 : 노(爐) 지름 7m, 노 높이 5mMelting chamber: furnace diameter 7m, furnace height 5m
예열실 : 폭 3m, 깊이 4m, 높이 5mPreheating room: 3m wide, 4m deep, 5m high
노 용량 : 210톤Furnace capacity: 210 tons
전력 : 교류 50㎐Power: AC 50Hz
트랜스 용량 : 75MVATrans capacity: 75MVA
전극 수 : 3Number of electrodes: 3
용해실(1) 내 및 예열실(2) 내에, 철계 스크랩을 210톤 장입하고, 전극(5)(상부 흑연 전극)에 의해 아크를 발생시켜, 철계 스크랩을 용해했다. 또한, 산소 취입 랜스(7)로부터는 순산소를 3000∼5000N㎥/hr로 송산(送酸)하고, 탄재 취입 랜스(8)로부터는 코크스 분(粉, 가루)을 60∼70㎏/min으로 취입했다. 조업 중은 감시 카메라로 예열실(2) 내를 감시하고, 용해실(1) 내에서의 철계 스크랩의 용해에 따라 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩이 순차 강하했을 때에, 공급용 버킷(13)으로 반송된 새로운 철계 스크랩을, 예열실 상부의 스크랩 장입구(20)로부터 예열실(2) 내에 공급하여, 예열실(2) 내의 철계 스크랩의 충전 높이를 일정 범위로 유지(保持)했다.In the
탄재 취입 랜스(8)로부터 취입한 코크스 분으로서는, 고정탄소분 85mass% 이상, 수분 1.0mass% 이하, 휘발분 1.5mass% 이하, 평균 입경(粒徑) 5㎜ 이하의 것을 사용하였다. 또한, 철계 스크랩(x)을 용해하고, 용철(m)을 가열하기 위해서 적절히 필요에 따라 조연 버너(9)를 사용하였다. 조연 버너(9)의 설치 갯수는 1개로, 연소량은 조연 버너 1개당 2000Mcal/hr로 사용했다.As the coke powder blown from the carbon
용해실(1)(공간부분(1a)) 내 및 예열실(2) 내에 철계 스크랩이 연속해서 존재하는 상태 아래에 용해를 진행시켜, 용해실(1) 내에 210톤의 용철이 생성된 단계에서, 80톤을 노 내에 남기고, 1충전분인 130톤의 용철을 출탕구(11)로부터 래들로 출탕했다. 출탕시의 용철 온도는 약 1600℃, 용철 중의 C 농도는 0.060mass%가 되도록 조업했다.In the stage where 210 tons of molten iron is generated in the
130톤 출탕 후도 송산과 코크스 취입을 행하면서, 철계 스크랩의 용해를 계속하여, 재차, 용해실(1) 내의 용철량이 210톤이 되면, 130톤 출탕하는 것을 반복했다.Dissolution of iron-based scrap was continued, performing sending acid and coke blowing even after 130 tons of tapping, and when the amount of molten iron in the
철계 스크랩으로서는, 일본 철원협회의 「철 스크랩 검수 통일 규격」에 규정되어 있는 스크랩 종을 토대로 부피 밀도를 정하고, 하기 (ⅰ)∼(ⅳ)의 스크랩의 2종 이상을 배합한 것을 사용했다.As the iron-based scrap, the bulk density was determined based on the scrap type stipulated in the "Unified Standards for Inspection of Iron Scraps" of the Japan Iron Works Association, and two or more types of the following scraps (i) to (iv) were blended.
(ⅰ) 헤비 : 길로틴 전단기, 가스 용단(溶斷), 중기(重機) 등으로 사이징한 것으로, 두께, 치수, 단중(單重)에 따라 HS, H1∼H4로 구분되지만, 본 실시예에서는, 「HS : 두께 6㎜ 이상, 폭 또는 높이 500㎜ 이하×길이 700㎜ 이하의 것」, 「H4 : 두께 1㎜ 미만, 폭 또는 높이 500㎜ 이하×길이 1200㎜ 이하의 것」을 조합하여 사용하였다. 부피 밀도는 0.5t/㎥로 했다.(i) Heavy: It is sized by guillotine shearing machine, gas melting cutting machine, heavy machine cutting machine, etc., and it is divided into HS, H1-H4 according to thickness, size, and single weight, but in this embodiment , "HS:
(ⅱ) 슈레더 : 주로 강판 가공 제품을 모재로 하여 슈레더 기(機)에 의해 파쇄한 후 자기(磁氣) 선별기로 선별된 철 스크랩이다. 부피 밀도는 1.3t/㎥로 했다.(ii) Shredder: This is iron scrap that is mainly made of steel plate processed products as a base material, shredded by a shredder machine, and then sorted by a magnetic separator. The bulk density was 1.3 t/
(ⅲ) 신단 : 강판 가공 제품을 제조할 때에 발생하는 절삭 칩 및 펀칭 칩으로, 형상, 산화의 정도에 따라, 프레스 A, 프레스 B, 바라 A, 바라 B 등으로 구분되지만, 본 실시예에서는, 「프레스 A : 3변의 총합이 1800㎜ 이하이고 최대 변 800㎜ 이하로서, 표면 처리하고 있지 않은 박강판(薄鋼板)으로 산화되어 있지 않은 것」, 「바라 A : 폭 또는 높이 500㎜ 이하×길이 1200㎜ 이하로서, 표면 처리하고 있지 않은 박강판으로 산화되어 있지 않은 것」을 조합하여 사용했다. 부피 밀도는 0.6t/㎥로 했다.(iii) New end: Cutting chips and punching chips generated when manufacturing a steel plate processed product. According to the shape and degree of oxidation, it is divided into press A, press B, bar A, bar B, etc., but in this embodiment, "Press A: The sum of the three sides is 1800 mm or less and the maximum side is 800 mm or less, and is not oxidized with a thin steel plate that has not been subjected to surface treatment", "Bar A: Width or height 500 mm or less × length It was 1200 mm or less, and was used in combination with a thin steel sheet that had not been subjected to surface treatment and had not been oxidized. The bulk density was 0.6 t/
(ⅳ) 강(鋼) 가공 가루(粉) : 나사, 기계부품 등을 제작할 때에 발생하는 절삭 칩 및 절삭 가루로, 형상, 산화의 정도에 따라 A, B 등으로 구분되지만, 본 실시예에서는, 「A : 보통강(普通鋼) 절삭 칩으로 산화가 적은 것, 칩 모양의 것」, 「B : 보통강 절삭 칩으로 다소 산화되어 있는 것, 퍼머 모양의 것」을 조합하여 사용했다. 부피 밀도는 0.4t/㎥로 했다.(iv) Steel processing powder (粉): Cutting chips and cutting powder generated when manufacturing screws, machine parts, etc., which are classified into A and B according to the shape and degree of oxidation, but in this embodiment, A combination of "A: ordinary steel cutting chips with little oxidation, chip-shaped ones" and "B: ordinary steel cutting chips somewhat oxidized, perm-shaped ones" were used in combination. The bulk density was set to 0.4 t/
(ⅴ) 고선(故銑) : 사용된 주물제품을 잘게 때려 부순 블록 모양의 것으로, 모재에 따라 A, B로 구분되지만, 본 실시예에서는, 「A : 1변 1200㎜ 이하의 것」을 사용했다. 부피 밀도는 3.0t/㎥로 했다.(ⅴ) Koseon: It is in the shape of a block by crushing the used casting product. It is classified into A and B depending on the base material, but in this embodiment, "A: 1200 mm or less per side" is used. did. The bulk density was 3.0 t/
또한, 「강 가공 가루」에는 절삭유 등의 유분(油分)이 부착해 있는 경우가 있으며, 유분이 연소함으로써 열원이 되어 전력원 단위에 영향을 미치기 때문에, 발명예 및 비교예(단, No.17을 제외한다.)의 배합률을 일정하게 했다. 또한, 「고선」은, 다른 철계 스크랩에 비해 카본이 높은 점에서 융점이 낮고, 용해성이 양호한 점에서 전력원 단위에 영향을 미치기 때문에, 발명예 및 비교예의 배합률을 일정하게 했다.In addition, "steel processing powder" may have an oil component such as cutting oil adhered to it, and when the oil is burned, it becomes a heat source and affects the power source unit. ) was kept constant. In addition, "high wire" has a low melting point because of high carbon compared to other iron-based scraps, and has good solubility, which affects the power source unit.
이상과 같은 스크랩 종을 복수 배합하고 부피 밀도를 조정한 후에, 그 철계 스크랩을 공급용 버킷(13)에 의해 예열실(2)에 장입했다. 또한, 철계 스크랩은, 예열실(2)의 용량에 맞춰 예열실(2) 안이 소정의 배합으로 치환되는 것에 충분한 시간, 그 배합을 일정하게 유지하여 예열실(2)에 장입했다.After blending a plurality of the above scrap species and adjusting the bulk density, the iron-based scrap was charged into the preheating
예열실(2)에 장입하는 철계 스크랩(즉 예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩)의 겉보기 부피 밀도(P)는, 겉보기 부피 밀도(P)=(헤비 부피 밀도)×(헤비 배합 비율)+(슈레더 부피 밀도)×(슈레더 배합 비율)+(신단 부피 밀도)×(신단 배합 비율)+(강 가공 가루 부피 밀도)×(강 가공 가루 배합 비율)+(고선 부피 밀도)×(고선 배합 비율)로 산출했다. 따라서, 예를 들면, No.1의 경우, 겉보기 부피 밀도(P)=0.5t/㎥(헤비 부피 밀도)×0.70(헤비 배합 비율)+1.3t/㎥(슈레더 부피 밀도)×0.10(슈레더 배합 비율)+0.4t/㎥(강 가공 가루 부피 밀도)×0.18(강 가공 가루 배합 비율)+3.0t/㎥(고선 부피 밀도)×0.02(고선 배합 비율)=0.61t/㎥로 산출된다.The apparent bulk density P of the iron-based scrap charged into the preheating chamber 2 (that is, the iron-based scrap filled in the preheating chamber 2) is, +(shredder bulk density)×(shredder blending ratio)+(new end bulk density)×(new end blending ratio)+(steel processed powder bulk density)×(steel processed powder blending ratio)+(high wire bulk density)×(high wire blending ratio) was calculated. Therefore, for example, in the case of No. 1, apparent bulk density (P) = 0.5 t/m 3 (heavy bulk density) x 0.70 (heavy blending ratio) + 1.3 t/m (shredder bulk density) x 0.10 (shredder blending) It is calculated as ratio) +0.4t/m3 (strength processing powder bulk density) x 0.18 (steel processing powder mixing ratio) + 3.0t/m3 (high wire bulk density) x 0.02 (high wire mixing ratio) = 0.61 t/m3.
조업 중, 예열실(2)의 배기구(21)의 위치에서 배가스의 온도와 산소 농도를 측정하고, 이 산소 농도를 예열실(2) 내의 산소 농도로 했다. 표 1에, 그 결과와 전력원(電力原) 단위 지수를, 다른 조업 조건(사용한 철계 스크랩, 예열실에서의 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)와 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF, 탄소·산소비 C/O)과 함께 나타낸다. 또한, 표 1의 철계 스크랩 충전비 HSC/HSF는, 조업 중에 그 수치 범위에서 변동한 것을 나타내고 있다. 여기서, 전력원 단위 지수란 용해 실험의 평가 지표이며, No.10의 전력원 단위[㎾h/출탕량 톤]를 100으로 하여, 그것에 대한 각각의 실시예의 전력원 단위의 비를 나타내고 있다. 평가는, 전력원 단위 지수가 100 미만이면 "○"(합격), 전력원 단위 지수가 100 이상이면 "×"(불합격)로 했다.During operation, the temperature and oxygen concentration of the exhaust gas were measured at the position of the
표 1에 따르면, 발명예는 모두 전력원 단위 지수가 100 미만으로, 높은 에너지 이용 효율로 경제적으로 스크랩을 용해할 수 있는 것을 알 수 있다.According to Table 1, it can be seen that all of the invention examples have a power source unit index of less than 100, and can economically dissolve scrap with high energy use efficiency.
1
용해실
1a
공간부분
2
예열실
3
압출기
4
노(爐) 덮개
5
전극
6
배기 덕트
7
산소 취입 랜스
8
탄재(炭材) 취입 랜스
9
조연(助燃) 버너
10
노 벽
11
출탕구(出湯口)
12
출재구(出滓口)
13
공급용 버킷
14
출탕용 문
15
출재용 문
16
주행 대차
20
스크랩 장입구(裝入口)
21
배기구(排氣口)
x
철계(鐵系) 스크랩
m
용철(溶鐵)
s
용융 슬래그
A
아크 가열부1 melting chamber
1a space part
2 Warm-up room
3 extruder
4 furnace cover
5 electrode
6 exhaust duct
7 Oxygen Blowing Lance
8 Charcoal Blowing Lance
9 Auxiliary smoke burner
10 furnace wall
11 Exit
12 Exit
13 Feed Bucket
14 hot water door
15 publication door
16 running bogie
20 Scrap loading entrance
21 exhaust port
x iron scrap
m molten iron
s molten slag
A arc heating element
Claims (6)
예열실(2) 내에 충전된 철계 스크랩의 겉보기 부피 밀도(P)가 0.50t/㎥ 이상, 1.00t/㎥ 미만이고, 또한 예열실(2) 내에서의 철계 스크랩 충전비(充塡比) HSC/HSF(단, HSC : 예열실 내에서의 철계 스크랩의 충전 높이[m], HSF : 예열실 내 높이[m])가 0.5∼0.8이 되도록, 예열실(2) 내에 철계 스크랩을 장입하고,
용해실(1) 내에서 철계 스크랩을 용해하기 위한 보조 열원으로서 탄재를 사용하고, 용해실(1) 내에, 탄소·산소비 C/O(단, C : 탄재 중의 탄소량[㎏], O : 산소 취입량[N㎥])가 0.70 이상이 되도록 산소와 탄재(炭材)를 취입하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.A melting chamber (1) for melting iron-based scrap by arc heating, and a shaft-type preheating chamber (2) extended above the melting chamber (1) for preheating iron-based scrap are provided. In one electric furnace, iron-based scrap is sequentially charged into the preheating chamber 2, so that the iron-based scrap is filled in the preheating chamber 2, and the exhaust generated in the melting chamber 1 The iron scrap is preheated by passing the gas through the preheating chamber 2 filled with the iron scrap, and the preheated iron scrap is sequentially descended in the preheating chamber 2 and supplied into the melting chamber 1, A method of obtaining molten iron by melting iron-based scrap in a melting chamber (1), the method comprising:
The apparent bulk density P of the iron-based scrap filled in the preheating chamber 2 is 0.50t/m3 or more and less than 1.00t/m3, and the iron-based scrap filling ratio H in the preheating chamber 2 SC /H SF (however, H SC : filling height of iron scrap in preheating chamber [m], H SF : height in preheating chamber [m]) is 0.5 to 0.8, iron scrap in preheating chamber 2 is charged,
Carbon material is used as an auxiliary heat source for dissolving iron-based scrap in the melting chamber 1, and in the melting chamber 1, the carbon/oxygen ratio C/O (however, C: the amount of carbon in the carbon material [kg], O: A method for producing molten iron by an electric furnace, characterized in that oxygen and carbon ash are blown so that the oxygen blowing amount [Nm 3 ]) is 0.70 or more.
예열실(2) 내의 산소 농도를 15vol% 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.The method according to claim 1,
A method for producing molten iron by an electric furnace, characterized in that the oxygen concentration in the preheating chamber (2) is less than 15 vol%.
용해실(1) 안으로의 탄재 취입량을 0.3∼1.4(㎏/min)/출탕(出湯) 톤, 산소 취입량을 20∼40(N㎥/hr)/출탕 톤으로 하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
In an electric furnace characterized in that the injection amount of carbon ash into the melting chamber 1 is 0.3 to 1.4 (kg/min)/ton of tapping, and the amount of blowing of oxygen is 20 to 40 (Nm3/hr)/ton of tapping A method of manufacturing molten iron by
용해실(1)에는 조연(助燃) 버너가 1개 이상 설치되고, 그 조연 버너에 의해 용해실 내의 철계 스크랩 및 용철을 가열하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A method for manufacturing molten iron by an electric furnace, wherein one or more supporting smoke burners are installed in the melting chamber (1), and the iron-based scrap and molten iron in the melting chamber are heated by the supporting smoke burners.
전기로는, 용해실(1)의 아크 가열부로부터 떨어진 위치의 상부에 예열실(2)이 연설됨과 아울러, 예열실(2)의 상부에 스크랩 장입구(裝入口)(20)가 설치되고,
그 스크랩 장입구(20)로부터 예열실(2) 내에 장입된 철계 스크랩은, 예열실(2) 및 그 하방의 용해실(1)의 공간부분(1a)에 충전되고, 이 공간부분(1a)의 철계 스크랩이 순차(順次) 아크 가열부측으로 압출(押出)되는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
In the electric furnace, the preheating chamber 2 is extended in the upper part of the position away from the arc heating part of the melting chamber 1, and the scrap charging port 20 is installed in the upper part of the preheating chamber 2,
The iron-based scrap charged into the preheating chamber 2 from the scrap charging port 20 is filled in the space portion 1a of the preheating chamber 2 and the melting chamber 1 below it, and the space portion 1a A method for producing molten iron by an electric furnace, characterized in that the iron-based scrap of the is sequentially extruded toward the arc heating unit.
공간부분(1a)의 철계 스크랩이, 압출기(3)에 의해 순차 아크 가열부측으로 압출되는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.6. The method of claim 5,
A method for producing molten iron by an electric furnace, characterized in that the iron-based scrap of the space portion (1a) is sequentially extruded toward the arc heating unit by an extruder (3).
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